Учёные нашли новый белок, управляющий экспрессией piRNA

PIWI-взаимодействующие РНК (piRNA) — класс консервативных некодирующих малых РНК, необходимых для определения пола, защиты от вирусов и поддержания целостности генома у различных видов животных. Однако многие кластеры piRNA расположены внутри или рядом с гетерохроматином — областью, где транскрипция обычно подавлена. Как происходит транскрипция piRNA, оставалось неизвестным.

Профессор Гуан Шоухун и научный сотрудник Фэн Сюэчжу из Университета науки и технологий Китая Китайской академии наук (CAS) идентифицировали в модельном организме Caenorhabditis elegans (C. elegans) белок UAD-2, содержащий хромодомен, и определили его роль в регуляции транскрипции генов в областях гетерохроматина. Работа была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 6 июля.

В 2019 году профессор Гуан и международные коллеги открыли комплекс USTC (upstream sequence transcription complex) и описали его роль в процессе биогенеза piRNAs в журнале Genes & Development. Используя комплекс USTC в качестве инструмента, исследователи с помощью клонового скрининга выделили мутант uad-2 (USTC association-dependent mutant), у которого отсутствовали фокусы piRNA.

Последующие эксперименты подтвердили, что ген uad-2 необходим для образования piRNA. Кроме того, учёные обнаружили, что белок UAD-2 и комплекс USTC колокализуются в ядре и взаимно зависят друг от друга для правильной локализации. Таким образом, UAD-2 необходим для продукции piRNA благодаря этому взаимному эффекту с комплексом USTC.

Многие локусы piRNA у C. elegans перекрываются с гетерохроматиновой меткой гистона H3K27me3. Хромодомен в белке UAD-2 является одним из основных "считывателей" этой гистоновой метки, и экзогенные эксперименты доказали, что H3K27me3 способствует сборке фокусов UAD-2 и USTC. Правильная модификация H3K27me3 также была признана важной.

Результаты этой работы открывают совершенно новый путь для дальнейших исследований транскрипции piRNA в области гетерохроматина.